[发明专利]水稻OsNAC2基因在调控水稻叶片夹角中的应用

说明书

本发明公开了一种水稻OsNAC2基因在调控水稻叶片夹角中的应用，属于植物基因工程领域。本发明提供了OsNAC2蛋白或其相关生物材料在调控水稻叶片夹角中的应用，所述OsNAC2蛋白为氨基酸序列为SEQ ID No.2的蛋白质；所述相关生物材料为能够表达所述OsNAC2蛋白的核酸分子，或含有所述核酸分子的表达盒、重组载体、重组菌或转基因细胞系。本发明首次将OsNAC2应用到水稻的叶夹角调节，通过CRISPR/Cas9技术敲除OsNAC2后能使植株的叶夹角显著变小，有助于了解叶夹角的调控机理，为水稻理想株型的开发和改良奠定基础。

技术领域

本发明涉及植物基因工程领域，特别是涉及一种水稻OsNAC2基因在调控水稻叶片夹角中的应用。

背景技术

在耕地面积有限的年代里，如何更加有效利用有限的耕地来提高作物的单位产量成为育种学家们的研究热点。除了提高作物的单株产量外，通过改良作物株型来提高作物的种植密度也是一个重点的作物改良方向。水稻的株型由株高、分蘖、叶片长度、叶夹角和穗型这几方面来决定。其中叶夹角与作物的种植密度有关，叶夹角小的作物，叶片直立株型紧凑，可以有效的提高种植密度进而提高水稻的单位产量。

叶夹角是指叶片与叶鞘之间的倾斜度，主要由叶片与叶鞘连接处叶枕的细胞形态来决定。叶枕近轴侧的细胞分裂增多或者细胞伸长都会导致叶夹角变大。此外，叶枕作为叶片向上生长的主要承重器官，其细胞的正常生长也对叶片的倾斜度至关重要。当叶枕细胞的次生细胞壁不能正常形成时，叶枕的机械强度变低，无法支撑叶片的直立生长从而导致叶片下垂，叶夹角增大。

近年来，许多调控叶夹角的基因被克隆鉴定，例如OsDWARF4、brassinosteroidinsensitive 1(OsBRI1)、rice leaf inclination3(LC3)和Auxin response factors19(ARF19)等。这些基因的突变体主要通过调控植物激素的含量和信号转导来参与水稻叶夹角的调节。OsDWARF4是油菜素内酯(BR)合成的关键基因，其功能缺失突变体dwarf4-1的叶夹角变小，叶片更直立。OsBRI1的突变体d61体内BR信号传导受阻导致叶夹角变小。LC3可以与LC3-interacting protein 1(LIP1)蛋白互作来抑制OsIAA12和生长素代谢相关基因OsGH3.2的表达，进而影响了生长素的信号转导和下调了生长素的含量来抑制叶枕近轴侧的细胞生长导致叶夹角变小。许多研究都表明，油菜素内酯可以促进叶枕近轴侧细胞的伸长来正向调控水稻的叶夹角。而生长素可以调节叶枕处的细胞生长分裂来负调控叶夹角大小，此外生长素还参与了叶枕处的次生细胞壁形成来调节叶枕的机械强度。但植物激素调节叶夹角是个复杂的过程，其中涉及了许多个基因和多种激素的参与。

OsNAC2转录因子属于NAC转录因子家族。水稻基因组包含了151个NAC基因，是水稻中最大的转录因子家族之一，NAC转录因子家族广泛地参与了水稻生长发育的各个进程，包括植物激素信号转导、叶片衰老以及一些非生物胁迫应答等。但是大多数OsNAC转录因子的功能尚不清楚，还有待研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种水稻OsNAC2基因在调控水稻叶片夹角中的应用，以解决上述现有技术存在的问题，本发明首次将OsNAC2应用到水稻的叶夹角调节，通过CRISPR/Cas9技术敲除OsNAC2后能使植株的叶夹角显著变小，有助于了解叶夹角的调控机理，为水稻理想株型的开发和改良奠定基础。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种OsNAC2蛋白或其相关生物材料在调控水稻叶片夹角中的应用，

所述OsNAC2蛋白为氨基酸序列为SEQ ID No.2的蛋白质；

所述相关生物材料为能够表达所述OsNAC2蛋白的核酸分子，或含有所述核酸分子的表达盒、重组载体、重组菌或转基因细胞系。